La fabrication additive métal connaît un essor rapide ces dernières années. Dans cet article, nous vous présenterons une vue d’ensemble des différentes technologies d’impression 3D métal.
Les principes de base
Avant de plonger dans les détails spécifiques de chaque procédé d’impression 3D métal, il est important de comprendre comment fonctionnent ces imprimantes. Quels sont leurs avantages et leurs limites ? Comment est-elle utilisée dans l’industrie aujourd’hui ? Nous répondrons à ces questions tout en examinant le principe de base de chaque technologie d’impression 3D métal.
Comment fonctionnent les imprimantes 3D à métal ?
Comme toutes les autres techniques d’impression 3D, les imprimantes 3D métalliques construisent des pièces en ajoutant une couche de matériau à la fois sur la base d’une conception 3D numérique. C’est ce qu’on appelle la fabrication additive. Cette méthode permet de créer des pièces avec des géométries impossibles à réaliser avec les techniques de fabrication “traditionnelles” telles que l’usinage CNC ou la fonderie de métaux. De plus, elle n’exige pas d’outillage spécialisé comme un moule.
Les étapes spécifiques varient selon la technologie utilisée :
Fusion du lit de poudre
Dans cette méthode, un laser à haute puissance (DMLS/SLM) ou un faisceau d’électrons (EBM) est utilisé pour lier sélectivement les particules de poudre métallique, couche par couche, afin de former la pièce métallique.
Fabricants : EOS, 3D Systems, Renishaw, SLM Solutions, Concept Laser, Arcam
Jet de liant (Binder Jetting)
Ici, des liants sont projetés sélectivement sur le lit de poudre pour lier les zones ensemble, formant ainsi une pièce solide couche par couche. Un traitement thermique (frittage) est nécessaire pour éliminer le liant et obtenir une pièce métallique complète. Les liants peuvent également être pigmentés pour apporter de la couleur à la pièce finale.
Fabricants : Desktop Metal et HP (partenaires de KREOS)
Extrusion de métal
Pour cette méthode, un filament ou une tige composé d’un polymère fortement chargé de poudre métallique est extrudé à travers une buse, de manière similaire au procédé FDM (Fused Deposition Modeling). Cette extrusion forme la partie “verte” qui sera ensuite post-traitée (ébavurée et frittée) pour obtenir une pièce entièrement métallique.
Fabricants : Desktop Metal, Markforged
Dépôt direct d’énergie
Ici, la poudre ou le fil métallique est fondu par une source à haute énergie, puis déposé sélectivement couche par couche sur un substrat. Un bras robotisé multi-axes guide le dépôt, suivi d’un usinage CNC pour finir la pièce.
Fabricants : Optomec, Sciaky
Fabrication additive ultrasonique
La fabrication additive ultrasonique consiste à coller des feuilles métalliques couche par couche à l’aide d’un soudage par ultrasons, puis à les façonner selon la conception à l’aide d’un usinage CNC.
Fabricants : Fabrisonic
Autres procédés d’impression
D’autres systèmes d’impression 3D métal ont été développés en s’appuyant sur des technologies d’impression 3D plastique éprouvées (comme le jet de matériau ou le stereolithography). L’impression 3D est également utilisée pour créer des moules destinés aux techniques de fabrication “traditionnelles” des métaux, comme le moulage en sable ou la fonderie de précision.
Aujourd’hui, les procédés d’impression 3D métal les plus couramment utilisés sont le frittage laser direct des métaux (DMLS) / fusion sélective au laser (SLM), suivis du jet de liant et de l’extrusion des métaux.
Quels sont leurs principaux avantages et limites ?
Quelle que soit la méthode utilisée, l’impression 3D métal permet de relever différents défis : résistance à la température, résistance chimique, résistance mécanique. Elle est donc très appréciée par l’industrie dans les cas où le plastique ne convient pas.
Comment l’impression 3D métal est-elle utilisée dans l’industrie aujourd’hui ?
Historiquement, l’impression 3D métal est utilisée depuis de nombreuses années dans l’aéronautique. L’automobile et le domaine dentaire sont également de gros consommateurs de pièces métalliques imprimées en 3D. Avec l’arrivée de nouvelles machines et des coûts d’accès de plus en plus abordables, l’impression 3D métal se développe dans tous les secteurs industriels : bijouterie, produits de luxe, maroquinerie, métallurgie, etc.
Maintenant que vous avez une idée plus claire des technologies d’impression 3D métal, vous pouvez mieux comprendre leur potentiel et les opportunités qu’elles offrent dans divers domaines industriels.
